长江河口盐水入侵影响因子分析

本文根据大量实测资料,研究了径流,潮汐,地形等几个重要因子对长江口盐水入侵的影响,并对长江口盐度变化的一些特殊现象作了初步解释,还探讨了北支盐水倒灌的基本规律及其对南支盐度变化的重要意义。     

极端干旱水文年(2006)中长江河口的盐水入侵

观测资料表明,由于在2006年夏季中长江流域发生了特大干旱,形成的特低径流量导致长江河口盐水倒灌比常年提前了3个月.北支倒灌盐水在南北支分汊口南支水域,底层盐度大于表层盐度,垂向分层明显,而在南支中上段其他水域,因强烈潮混合作用盐度垂向分布均匀.受北支盐水倒灌和盐量的累积作用,在南北支分汊口崇头盐度最大值出现时间比青龙港潮位最高时间滞后约3d,倒灌的高盐水团进入南支后受径流作用影响到下游陈行水库的时间约为2d.     

2011年春末夏初枯水期间长江河口盐水入侵

全球气候变化导致的长江流域枯水事件近几年趋于增多.2011年春末夏初长江中下游发生干旱,4、5和6月大通径流量分别比多年月平均值分别下降了33.4%、50.6%和50.3%.观测资料表明,4月崇西水文站大部分时间盐度大于0.45(饮用水标准),北支倒灌盐水从崇西水文站到南门大约需要2 d,到宝钢水库需要3~5 d,宝钢水库出现2 d和4 d不宜取水时间,青草沙水库出现5 d和4 d不宜取水时间.5月中下旬北支永隆沙仍被高盐水占据,崇西水文站盐度超标达到7 d,青草沙水库不宜取水d数达到8 d.6月4-7日大潮后中潮期5个观测潮周期内东风西沙水库约有一半时间盐度大于0.45,陈行水库和青草沙水库取水口盐水均低于0.45,但随时间逐渐升高,盐份主要来源于北支倒灌.长江河口盐水入侵一般发生在12月和来年的1-3月,4-6月随着径流量的增大盐水入侵消失.气候变化产生的枯水事件加剧了长江河口盐水入侵、严重影响了非盐水入侵期水源地取水安全.     

长江河口水位上升对流场和盐水入侵的影响

基于长江河口水动力和盐水入侵三维数值模式ECOM-si,通过数值模拟分析长江河口水位上升对径流、潮流和风生流的影响,以及在多种动力因子综合作用下对流场和盐水入侵的影响.数值实验结果表明,在长江河口水位上升30 cm的情况下,各河道横截面面积增大,向海的径流流速减小;潮流随水深增深略微增大;枯季北风作用产生的北港进、南港出的水平风生环流加强,在北支向陆的风生流有所加强.水位上升后,北支盐水入侵增强;南支中段盐度变化不明显;北港、北槽盐水入侵随水位增加变化最为显著,小潮期间盐度增大值大于1,大潮期间增幅有所降低,北港北汊受水深增加盐水入侵变化最为强烈;南槽口门处滩地由于水位增加,非线性效应减弱,盐度不同程度的降低.水位上升后南支水源地三个水库取水口盐度均有所上升,减少了可取水时间,不利于供水安全.     

长江河口北支潮位与潮差的时空变化和机理

考虑长江河口径流、潮汐和风场共同作用,数值模拟和定量分析北支潮位和潮差时空变化和动力机制.北支月平均潮位呈现出从1月到7月逐渐增大,从8月到12月逐渐减小的变化趋势,主要决定于径流量产生的余水位.潮差具有季节变化,一年中出现两次极大值和两次极小值.两次极大值出现在3月(农历二月)和9月(农历八月),两次极小值出现在6月...     

冬季陆架环流对长江河口盐水入侵的影响

应用改进的三维ECOM模式,研究冬季陆架环流对长江河口盐水入侵的影响。模式计算结果较好地再现了台湾暖流、苏北沿岸流、长江入海径流和长江河口盐水入侵的基本特征。在不考虑台湾暖流情况下,沿岸向南的苏北沿岸流向南扩展,使长江口门处盐度增大,整个河口盐水入侵加剧。在不考虑苏北沿岸流情况下,台湾暖流由于北上的阻力减弱,北上加深,使长江冲淡水的扩展方向整体向北偏转,苏北沿岸和北支口盐度明显减小,北支盐水入侵和倒灌减弱,而北港、北槽和南槽盐水入侵加强。在不考虑台湾暖流和苏北沿岸流情况下,长江入海径流向北偏转,大量长江入海冲淡水向北输运,导致北支口和苏北沿岸盐度显著下降,北支盐水入侵明显减弱。入海向北冲淡水输运的增加,导致相应的向南冲淡水输运的减小,北港、北槽和南槽口门处盐度上升,北港、北槽和南槽盐水入侵加强。长江口外陆架环流对盐水入侵和口外盐度分布起着重要的作用,是一个不能忽略的动力因子。     

2007—2016年北支河势变化对长江口盐水入侵影响数值研究

河势变化是影响河口水动力和盐水入侵的一个主要因素.本文基于长江河口北支2007年和2016年实测水深资料,分析这10年间北支河势变化,并数值模拟和分析北支河势变化对水动力和盐水入侵的影响. 2007—2016年河槽容积北支上段增加4.4%,中段减少8.8%,下段减少20.5%.总体上呈现上段冲刷,中段和下段淤积.在南北支分汊口出现新生沙体,淤积厚度达4～6 m.数值模拟结果表明:新生沙体导致大潮期间北支倒灌量增加15.0%,分流比由–2.8%变化至–3.2%,新生沙体明显增强了北支盐水倒灌;新生沙体若继续淤浅0.85 m,北支盐水倒灌将不再增加;新生沙体导致南支3个水库取水口盐度增加,在大潮、大潮后中潮期间,东风西沙水库取水口平均盐度分别增加了0.14、0.15,陈行水库取水口分别增加了0.12、0.11,青草沙水库取水口分别增加了0.11、0.09.北支下段淤积导致连兴港断面大潮涨落潮量分别减少了15.2%和16.4%,小潮涨落潮量分别减少了21.2%和19.0%;越往上游,涨落潮量越少,呈下降趋势;北支大潮期间高潮位下降,低潮位抬升,潮差减少;北支中下段纳潮量明显减少,北支盐水倒灌...     

长江河口北支建闸对减轻盐水入侵的数值模拟

枯季长江河口盐水入侵的最大特色是北支盐水倒灌,它是南支东风西沙、太仓和陈行水库盐水的唯一来源,也是青草沙水库盐水的主要来源.考虑潮汐和气候态1月和2月的径流量与风况,采用已严格验证过的长江河口盐水入侵三维数值模式,模拟和分析北支上段建闸前后盐水入侵的变化.模拟结果表明:在北支上段建闸后,整个南支全为淡水,北支盐水倒灌南支的现象消失,北支上段盐度明显下降;在东风西沙、太仓和陈行水库取水口盐度接近0;在青草沙水库取水口盐度大幅下降,几乎所有时间盐度都低于0.45,全为淡水.数值试验中,闸门的运行方式采用两种方案:全天落潮流期间开闸、夜里涨潮流期间关闸、白天涨潮流期间开闸,以及全天落潮流期间开闸、夜里和白天涨潮流期间关闸.两者的试验结果中南支盐度变化几乎一致,原因在于前者的运行方式已经使得北支上段盐水入侵大幅减弱,出现盐度接近0.45的淡水区域;即使白天涨潮流期间开闸,其间进入南支的也是淡水,并且增加了南支向海的总余流.从数值模拟的结果和闸门运行的成本考虑,推荐前者的北支建闸运行方案.北支建闸极大地提高了上海东风西沙、陈行和青草沙水库取水时间,同样极大地提高了江苏太仓水库的取水时间,保障了两地的供水安全.     

长江河口横沙小港泥沙浓度的观测及研究

用OBS－3浊度计在1998年2月12日至21日期间在长江河口横沙小港对悬浮泥沙浓度作了观测,同时也用ENDCO海流计测量了流速、流向、水温和盐度。观测数据表明不论潮还是小潮期间,在落潮过程中泥沙浓度的扰动比涨潮过程中更加频繁和强烈,存在着高频振荡。动力分析表明这是由潮扩散的不对称性造成的,即落潮期间垂向湍流扩散比涨得垂向切变不稳定增强。观测还指出泥沙浓度的变化与流速密切相关,存在着泥沙峰值滞后于流速峰值的现象。这是首次用先进的OBS浊度仪在长江口横沙小港观测在落潮期间泥沙浓度的高频扰动,并从动力成因上做出了解释。     

长江入海径流变化对河口盐水入侵影响分析

将河口海岸三维斜压水流数值模式应用于长江口海域,对长江口深水航道整治工程后枯季大通流量在6000～40000 m3／s的18组分级流量情况下的盐水入侵影响范围和影响程度进行了模拟计算。结果表明：上游径流对盐水入侵有明显的制约作用,随着上游径流量增加,盐水入侵的范围改变显著;利用大通流量和河口代表点半月最大盐度进行回归分析,得到半月最大盐度与大通流量呈现良好的指数关系,相关系数高于0．99。     

长江口北支的涌潮及其对河口的影响

根据限产踏勘，实测并结合历史资料，阐述了长江口北支涌潮的发育，种类，形态和特点，并利用流体水跃现象的Froude 数判别，解释了涌潮成因。进一步研究表明，河槽束狭加大涨潮流速，河床淤浅则减缓潮波传速。北支在自然和人为的影响下，河槽不断束狭，河床逐渐淤浅是近年来涌潮发生次数增多，潮头增大的原因。随着涌潮潮头的推进，大量水沙上溯，这对北支和南支上段的滩，漕变化和河口环境有着深刻的影响。     

长江口北支沉积动力环境分析

长江口北支为喇叭形准强潮河口,其发育深受地形条件、水动力因素和泥沙来源的制约,并因此而形成了复杂的沉积环境和沉积特征。作者以北支表层沉积物粒度分析资料为依据,阐明长江口北支表层沉积物的分布规律,试用M.Pejrp的新三角图式划分长江口北支的沉积动力环境（相）,以期揭示北支的沉积作用机制,为深入研究长江口北支演变规律及北支的开发治理提供科学依据。     

长江河口潮位站潮汐特征分析

基于横沙、马家港、堡镇和永隆沙4个潮位站2009年实测的逐时水位资料,分析了长江河口潮位站潮汐的时空变化特征、分潮组成、潮汐类型和变形.长江河口潮位站的潮汐存在日不等现象,主要表现为高潮位不等,其中3月份、9月份期间的日不等现象小潮比大潮明显,而6月份、12月份期间则是大潮比小潮明显.统计给出了潮位站各月最大潮差和最小潮差,长江河口的潮差呈现双峰变化,月最大潮差在3月份、9月份出现极大值,6月份、12月份出现极小值;月最小潮差在6月份、12月份出现极大值,3月份、9月份出现极小值.受径流和摩擦等影响,在南支向上游潮差减小.因北支径流分流比小,且地形呈喇叭口状,使得永隆沙站潮差比其他3个潮位站大.长江河口潮汐主要由4个主要半日分潮（M ₂、S ₂、N ₂、K ₂ ）、4个主要全日分潮（K ₁、O ₁、P ₁、Q ₁）和3个主要浅水分潮（M ₄、MS ₄、M ₆）组成.半日分潮占绝对优势,受河口水浅的影响,浅水分潮显著.潮汐类型系数除了永隆沙站小于0.25,其余3站的均大于0.25,表明北支属于正规半日潮,而北港、南港和北槽则属于不正规半日潮.4个测站的潮汐变形系数均大于0.1,表明长江河口潮位站潮汐变形显著,其中以北支永隆沙潮汐变形最为严重,变形系数可达0.173.     

长江河口潮流界与径流量定量关系研究

长江河口是径流、潮流相互作用的潮汐河口,潮汐的变化导致河道水体流态发生改变.本文设计高分辨率数值模式,基于河道断面流量的计算,得出了枯季和洪季不同保证率径流量下的长江潮流界位置.枯季潮流界位于芜湖上游70 km附近的太阳洲和镇江水文站之间,洪季潮流界变化范围在江阴上游太平洲叉道中段至民主沙之间100 km范围内.对不同径流量下潮流界位置的计算结果作多次拟合,得出枯季潮流界y与径流量x的相关关系为y=-4×10^(-10)x(-10)x³+1×103+1×10^(-5)x(-5)x²-0.193 7x+1 232.9(R2-0.193 7x+1 232.9(R²=0.984 2),洪季潮流界y与径流量x的定量关系为y=2×102=0.984 2),洪季潮流界y与径流量x的定量关系为y=2×10^(-13)x(-13)x³+3×103+3×10^(-8)x(-8)x²-0.007 4x+359.35(R2-0.007 4x+359.35(R²=0.996 9).本文结果可为长江潮流界的确定提供科学依据.     

长江口枯季水动力悬沙特征与再悬浮研究

2004年2月13~22日枯季大小潮期间在长江口北港、口门及口外进行了水动力、悬沙浓度和盐度的全潮观测,并对数据进行分析,同时对研究区域的再悬浮/沉降通量进行计算,进而讨论长江口枯季水动力和再悬浮特征.结果表明,长江口外以潮流作用为主,但流速、悬沙浓度和盐度的分布和变化仍与径流作用有关,观测期间再悬浮现象不显著.北港内及口门处,径流作用较强,盐度较低,落潮流速大于涨潮流速,当流速较大时,底部再悬浮作用显著.计算结果表明,再悬浮通量的数量级为10-3~10-6kg m-2s-1,沉降通量为10-9~10-10kg m-2s-1.     

晚全新世以来长江口北支XL1孔有孔虫组合与气候、海平面变化研究

通过对长江口北支XL1孔48个样品的有孔虫定量分析,将该孔划分为3个有孔虫组合带（含有8个组合亚带）,并将其与崇明岛北部的永隆沙CY孔沉积特征进行对比,确定了XL1孔为晚全新世以来的沉积。对比分析两孔有孔虫组合特征,参照CY孔孢粉组合分析结果,对长江口北支XL1孔揭示的气候与海平面变化进行研究。XL1孔3个有孔虫组合带所反应的气候变化特征依次为温和略湿（后期又转暖一些）→温而略干→温暖湿润;海平面变化自带1→带3为上升-下降→下降-上升→上升的变化特征。